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探讨:袋装水泥装车系统除尘技改

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青州中联水泥有限公司水泥包装车间设计3台BHYW-8型旋转式包装机,配套6台ZQD100-11000/12500移动式袋装水泥装车机,其具有包装效率高、电耗低、运行稳定、工艺布置简单等诸多优点。本文通过采用两侧收尘和车尾收尘相结合的方式,使粉尘收集效率达到95%以上,现作一总结介绍。
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1 扬尘分析及技改实施难点
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1.1 扬尘分析
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袋装水泥装车时,粉尘来源主要有表面粉尘和袋内粉尘外逸,装车机上的水泥袋顺势码垛于汽车货箱,由于有一定高度落差,当水泥袋受到冲击时,袋表面水泥扩散、袋内水泥随着冲击的作用由袋内往空中逸出,随空气扩散,产生高浓度粉尘污染。  O: o+ N) z, x, b. Z0 H4 ], {# B2 H© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]- A3 K( S6 ~+ l/ B1.2 技改实施难点) u3 m% W7 k% o. [0 D© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]2 U7 H$ A& W" r( X. O1)空间受限
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技改是在建成使用的包装装车系统已有建筑物和设备之间的狭小空间中改造。对装车除尘系统的结构要求极其复杂。车道柱间距5.8 m,空间高度4.8 m也受限制。: h1 B* p) {. x7 I. m! V" e: l9 b© 2tech.cn
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2)装车工操作习惯差异大5 K* f  z* w1 e© 2tech.cn
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由于习惯和个体差异的区别,不同操作工,在装车过程中操作习惯差异大,有的操作工物料抛离点距离装车机出料板达2 m以上,而有的很近,堆码包的习惯差异也很大。装车除尘系统必须适应不同操作者的堆码习惯。
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3)适应性要求高
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© 环保之家[2tech.cn]9 n9 d, B# P4 q2 E1 ^+ h; o不同车道需要适应小至1 t的四轮拖拉机,大到80 t载重的大卡车。因此吸尘口需要满足车型尺寸变化,以最靠近扬尘点的位置吸尘。尽量减少扰风的吸入,以降低能耗。
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© 环保之家[2tech.cn]! z9 W* \% T7 D: t( i/ `# n前端清包处理及包装袋质量差异,导致装车点粉尘浓度差异大,收尘系统需要适应最恶劣工况。/ R# l' \" n& @) Q© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]1 |3 }, z% \0 ?% _收尘点位置变化大,纵向有12 m,横向有2~3 m,且扬尘点高度变化大。固定吸尘口不能满足要求。6 a1 x5 X( ]" R- ?© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]6 D3 e8 ?5 b3 @, f充分考虑以上问题,并结合生产现场的实际情况,经过多次分析论证,计划对袋装水泥装车除尘系统进行技改。
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2 主要方案
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2.1 系统风量
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© 环保之家[2tech.cn]; ^9 _* ?# [0 K& ^9 T+ I( B(1)我公司袋装水泥装车除尘系统采用两侧收尘和车尾收尘结合,两侧吸尘口如图1所示。/ `7 ~+ j2 y( S/ Y, f© 2tech.cn
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按照吸风口至收尘控制点之间区域成球形分布的原理,采用经验公式Q=0.75(10X2+F)Vx来计算风量。式中:Q为单侧吸风罩所需风量(m3/h);X为控制点到吸尘罩的距离(m);F为吸尘罩敞口面积(m2),Vx为控制点控制风速(m/s)。% |8 |/ b0 S$ l3 z4 I6 I6 f* t© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]( ]9 y7 V+ Y5 t4 s! p; |已知,侧吸风罩吸风口尺寸长=2.5 m宽=0.05 m;控制点到吸尘罩的距离X=1.25 m;控制点的最小控制风速Vx=0.25 m/s(见《除尘工程设计手册》)。! A3 r; l8 w2 f1 ~8 @© 2tech.cn
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则单侧所需风量为:1 G4 x& o- ~$ `9 n' [6 q5 P© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]$ w; M% p# v0 ?+ j: n- K$ a(2)车尾吸尘口排风情况如图2所示。! j* _  ^% w) M: G+ Q$ f- _© 2tech.cn
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车尾吸尘口排风量计算原理及公式同侧吸风罩。已知,落包点吸风罩吸风口尺寸长=1.6 m宽=0.03 m;控制点到吸尘罩的距离X=1.0 m;控制点的最小控制风速Vx=0.25 m/s(见《除尘工程设计手册》)。. |$ U5 i; }6 `8 [# N© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]+ Z5 |) n% S# ^5 B2 j4 a1 K5 d* [同理,落包点所需风量为:
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2.2 主要设备选型5 I2 X; I3 K. Q© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]4 ?+ m) s* }3 j现以一台包装机对应一条装车道的系统为例计算。
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© 环保之家[2tech.cn]/ s. \6 a; z" `' a7 L$ N& d) V& U1)除尘器( x8 t2 }) [5 w& T9 {! E! E© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]' q1 Q; T" g, ^+ M  G袋装水泥系统选用气箱脉冲类袋收尘器。该系列收尘器因其采用先进的离线三状态(过滤、清灰、静止)清灰方式,避免了清灰的“再吸附”现象,清灰彻底,除尘效率高,保证系统低阻力运行,从而节约能耗。可确保排放浓度低于30 mg/Nm3。
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© 环保之家[2tech.cn]( w% j4 Z4 L& n" W# F( s. Z根据系统风量需要,选用PPC64-6袋收尘器,其具体参数为:处理风量32 256 m3/h,滤袋面积384 m2,过滤风速1.4 m/min,入口含尘浓度<150 g/Nm3,设备阻力1 770 Pa。
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© 环保之家[2tech.cn]9 A' F! O" \! C2)尾部引风机$ O+ [1 J; m+ Z+ }) Q© 2tech.cn
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经阻力测算可知:收尘器1 700 Pa,风管1 000 Pa,风罩300 Pa,吸风口负压500 Pa,系统总阻力损失为3 500 Pa。根据系统风量和风压需求,选用5-47系列离心风机。具体参数为:型号5-47-10D,处理风量30 000 m3/h,全压3 500 Pa,电动机功率37 kW。
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© 环保之家[2tech.cn]# m& E% S- ]0 d/ z: w3)回料
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根据装包系统工艺布置,收集下的粉尘就近采用储灰斗存储,定时用铲车或人力运走。
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© 环保之家[2tech.cn]  j1 T8 x* q5 p9 k5 c5 l4)车道系统4 A* y/ x6 M% l; p1 Y© 2tech.cn
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根据货运车辆车型,系统总宽度设计为4.8 m,装车机行走最大距离12 m即可满足要求。
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5)系统结构
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主要由除尘器、风机、伸缩风槽、铰接风道、主吸风口、侧吸风口、风口轨道悬架系统、风槽底座、电器控制系统和通风管道等组成。系统结构如图3所示。
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环保之家3.JPG
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© 环保之家[2tech.cn]) H5 M% T; G5 I2 _- r, D" p% v3 工作过程描述
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© 环保之家[2tech.cn]+ T0 Z$ L; P$ F0 R2 E在袋装水泥装车堆码包过程中产生的浮尘,由调整至受料车箱两旁的侧吸尘罩和变幅皮带机头溜板下的固定下吸尘罩抽吸,抽吸的含尘气体经分支风管分别进入上方风道,后经伸缩风管、固定风管及非标通风管进入除尘器,经除尘器过滤后的净气由离心通风机排出,从而达到收尘目的。
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© 环保之家[2tech.cn]$ j+ l. c' {; b+ x) V5 X除尘器收集的水泥灰达到设定量时由人工清理。
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在一台包装机对应两条装车道的系统中,本除尘子系统的启闭与包装机连锁进行自动控制;两条车道的通风管路与除尘器之间均设置有蝶阀,蝶阀与搬道机连锁进行自动控制。& @  u; V7 v5 N+ b) A4 K9 e© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]% g0 e8 |3 V$ h- y; w  g变幅皮带机头溜板下的固定吸尘罩无需操控,其随皮带机头变化从而跟随吸尘,主要从操作人下方抽吸由变幅皮带机带来的水泥和飘向后方的浮尘。6 Y/ q5 r8 f1 f; b© 2tech.cn
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两侧吸尘罩在货车就位前提升至上限,并开至最大开度。货车就位后,调整侧吸尘罩与车厢的宽、高匹配,然后装车。在装车过程中,侧吸尘罩自动跟随装车皮带机移动,无需操控。在除尘风机的抽吸作用下,两侧吸尘罩口形成负压区域,快速抽吸走含尘气体。装完后将侧吸尘罩调整至上限并开至最大开度。2 p% @' T" P: a& U0 M& e© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]2 p% S/ y# |! }; s4 实施效果
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© 环保之家[2tech.cn]5 L5 D9 X, m1 H3 p  e4.1 系统适应性强
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© 环保之家[2tech.cn]! {/ l/ a& y6 l2 q6 h7 _(1)占用空间小,车道通过能力不受影响,系统安装后保证通行宽度3.4 m,满足80 t汽车通行。高度方向能保持在系统安装前的通行高度。$ _. l' @; a4 o. T4 ?# X* X2 q© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]* W! a+ M4 ~9 B0 {) c(2)侧吸尘口可沿车道前后、上下、左右移动(左右移动可单独控制,满足停车不正的影响)可满足1~80 t载重车辆的装车吸尘要求。
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(3)系统左右风口常置于货箱外侧,不影响装车工操作。9 J0 H# K8 @6 }" m  w2 x  A7 c© 2tech.cn
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4.2 更有利于职业健康
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为保护装车工职业健康要求,吸尘点须保证工人操作路径不能迎面吸尘。因此须采用两侧吸尘和车尾吸尘,不能采用顶吸或车头方向吸尘。
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© 环保之家[2tech.cn]2 p0 F$ A9 h: Q" z4.3 吸尘效果好
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© 环保之家[2tech.cn]: T9 z" j) i, I(1)系统设置一个主吸尘口、两个侧吸尘口,吸尘口面积大。侧吸尘结构根据空气动力学设计成常负压区,防止浮尘逃逸。" e! K& Z  N7 @% T# J, H& ]© 2tech.cn
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(2)侧吸尘口吸风方向,与水泥包下落后反折扬尘路径一致,避免紊流影响。
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(3)系统压力可调,满足不同扬尘浓度要求。" b- @  D; I* l9 ~* E% J; }4 f- g© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]8 _  T- ~& L: e(4)通过调整风口风速,可改变吸尘罩覆盖区间,保证吸尘效果,节约能源。
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© 环保之家[2tech.cn]6 }; @5 Z# _  ^; z7 L(5)在不影响操作的前提下,做到吸风口与扬尘点之间距离最短,最大限度减少扰风量的掺入。
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4.4 操作方便) i4 R' @# w& ]1 W2 I7 f7 ~! e© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]; h% U' g' A# s1 _9 J(1)系统主吸尘口随装车机变幅段升降移动,无需单独控制。
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(2)车辆入位后,只需调整侧吸口左右位置与车厢宽度匹配,在装车过程中宽度方向无需再次调整。侧吸尘口前后随装车机移动。
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© 环保之家[2tech.cn]% t$ i, ^/ C6 l) L# a/ e* _袋装水泥装车系统除尘技改从2016年年初改造完成使用至2018年2月,效果良好,检测袋装装车时粉尘收集效率在95%以上,达到技改预期。对其他同行企业袋装装车工序有很好的推广意义。技改后现场照片见图4。1 W# O' K- n% p& [: e' t2 q© 2tech.cn

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© 环保之家[2tech.cn]% G) b5 x. l5 {! p9 j. m- X0 l袋装水泥装车除尘系统效益来源于其水泥回收的再利用、员工职业健康及减少粉尘污染的社会效益。' d3 [6 ?  Y- m1 u© 2tech.cn
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1)水泥回收收入
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改造前装车点粉尘浓度自测值为5~15 g/Nm3。根据各厂的包装袋资料及装车习惯不同,取中间值10 g/Nm3作为计算依据。飞灰每小时收尘量=粉尘浓度(g/Nm3)×收尘器处理风量(m3/h)×收集效率×收尘效率=10×30 000×10-6×0.90×0.99≈0.27(t/h)。
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© 环保之家[2tech.cn]' l3 F: h! ^7 |9 p% [/ O+ m7 ]- }现水泥包装线产量一般为80~120 t/h,以100 t/h中间值计算,设破包率为0.5%,破包漏灰率为15%,收集效率90%,则每小时破包收尘量=100×0.005×0.15×0.9=0.067 5(t/h),每小时水泥回收总量=0.27+0.067 5=0.337 5(t/h),设每天工作12h,年工作300 d,则一年回收水泥总量1 215 t。
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© 环保之家[2tech.cn]5 q& R4 S, }0 A( E$ l, m7 W6 v% ^  s2)运行成本支出1 J6 w. h7 h) M2 a+ i# _: L© 2tech.cn
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技改后运行成本支出主要为电费,风机功率37 kW,80%负载运行,每小时耗电30 kWh,电力成本约22元,每吨水泥增加电耗0.22元。# v+ e) [7 R, p© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]# H* ?6 q$ I! Q& \% k* w3)成本效益对比/ ?0 b# ^0 f( a# h  b, r2 A) @© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]3 Q" y- P1 [2 v- F/ P' B水泥回收收入-运行成本支出(设水泥均价220元/t)=0.337 5×220-22=52.25(元)。技改完成后,每小时可增加收益52.25元。每吨水泥节约成本52.25/100=0.523元。如每年销售50万吨袋装水泥年收益为0.523×50=26.15万元。) W+ N# @# z4 v/ V© 2tech.cn
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